Le béton fibré est une variété spécifique de béton qui incorpore des fibres fines et robustes. Ces fibres, qui peuvent être de nature métallique, minérale (comme le verre, le basalte, l’amiante) ou polymère (tels que le polypropylène, le polyamide, etc.), sont intégrées dans la composition traditionnelle du béton.
Ces fibres, qui sont généralement très fines avec un diamètre de 0,1 à 0,5 mm et une longueur allant de quelques millimètres à plusieurs centimètres, sont réparties de manière uniforme dans le mélange de béton.
L’intégration de ces fibres offre une multitude d’avantages :
Les fibres utilisées dans le béton fibré sont choisies en fonction de leurs propriétés spécifiques et de l’application prévue pour le béton. Les fibres d’acier et les fibres polymères peuvent être utilisées dans le béton si elles répondent aux exigences des normes européennes EN 14889-1 et 14889-2.
La résistance à la traction par flexion du béton fibré est un paramètre clé de son efficacité. Cette résistance dépend du type de fibres utilisées, de leur quantité et des caractéristiques du béton lui-même.
Le béton sans fibres n’a pas cette résistance à la traction. Cependant, lorsqu’une poutre en béton fibré est soumise à une charge, les fibres contribuent à environ 30% de la résistance maximale à la traction.
La résistance à la traction dépend également du type de fibres utilisées et de leur quantité dans le béton. En général, pour obtenir la même capacité de charge, on a besoin de 5 fois plus de fibres d’acier que de fibres polymères. C’est-à-dire que 25 kg de fibres d’acier par mètre cube de béton sont équivalents à 5 kg de fibres polymères par mètre cube.
Il existe trois types principaux de fibres :
La norme EN 14889-1 définit les exigences pour les fibres métalliques utilisées dans le béton et le mortier. Il s’agit de fibres d’acier ou de fonte amorphe.
Les fibres peuvent avoir différentes formes : elles peuvent être droites, ondulées, profilées ou avec des extrémités courbées. La section de ces fibres peut être ronde, cannelée, rectangulaire ou un segment de cercle.
Le diamètre des fibres varie entre 0,1 et 1,5 mm. La limite de résistance à la traction est de 300 N/mm². Elles sont présentes en quantité de 0,5 à 1,5% en volume, soit 25 à 100kg/m3, pour renforcer le béton et réduire la taille des fissures.
Les bétons contenant des fibres métalliques sont utilisés pour la fabrication de dallages, de sols industriels, de planchers, de dalles de compression, d’éléments préfabriqués comme les voussoirs de tunnels, de bétons projetés pour les travaux souterrains, la stabilisation de pente et les ouvrages d’assainissement, ainsi que les pieux de fondation et semelles filantes.
La norme européenne EN 14889-2 classe les fibres polymères en deux catégories :
La forme de ces fibres peut être ronde, rectangulaire ou elliptique. Plusieurs facteurs déterminent comment ces fibres adhèrent au béton, y compris leur forme, leurs caractéristiques de surface, leur rigidité (module d’Young) et leur résistance à la traction. Ces fibres peuvent résister à l’alcalinité élevée du béton.
Ces fibres sont fabriquées à partir de divers matériaux, tels que le polypropylène, le polyamide, l’aramide, le polyéthylène, le polytéréphtalate d’éthylène et la cellulose. Elles sont généralement utilisées en quantité de 0,05 à 0,2% en volume, soit 0,5 à 2 kg/m3.
On les utilise dans la fabrication de diverses structures en béton, comme les dalles, les segments de tunnel, les revêtements pour structures souterraines, les mortiers projetés, les revêtements esthétiques et les sculptures.
Les fibres micropolymères peuvent aider à améliorer la résistance au feu du béton et à réduire le retrait plastique, en fonction de la longueur des fibres et de leur proportion dans le béton.
Il s’agit de fibres de verre ou de carbone. La norme NF EN 15422 réglemente l’utilisation des composites ciment-verre, définissant les critères pour l’utilisation des fibres de verre dans le renforcement des mortiers et bétons destinés à des produits non structuraux.
Ces fibres sont appréciées pour leur haute plasticité, ce qui signifie qu’elles peuvent se déformer sans se casser. Elles aident à réduire les effets de retrait, empêchant ainsi le béton de rétrécir lorsqu’il sèche. Elles offrent une protection contre les microfissures et améliorent la résistance du béton au feu.
Ces fibres sont souvent utilisées pour réaliser des éléments préfabriqués très minces, comme les parements architectoniques et les panneaux de façade.
Le béton fibré est un matériau de construction innovant et polyvalent qui a une multitude d’applications dans divers domaines. Sa résistance accrue, sa durabilité et sa flexibilité en font un choix privilégié pour de nombreux projets de construction. Voici quelques-unes des utilisations les plus courantes du béton fibré :
Ces applications ne sont que quelques exemples de la façon dont le béton fibré peut être utilisé. Grâce à ses nombreuses propriétés avantageuses, le béton fibré continue de gagner en popularité dans le secteur de la construction.
La structure et la solidité du béton fibré dépendent de la façon dont il est coulé sur place à cause des effets liés à l’écoulement : l’orientation des fibres et la forme de la construction. Les propriétés du béton fibré, ainsi que le type et la quantité de fibres ajoutées (en particulier celles ayant un rapport longueur/diamètre élevé) peuvent nécessiter des ajustements de la composition et dosage du béton lors de la première sélection de la composition, par exemple pour compenser la perte de mobilité du mélange.
Les bétons fibrés nécessitent l’emploi de superplastifiants.
Des essais sont nécessaires pour déterminer également quel type de fibres utiliser, leur taille et leur quantité, en fonction de ce que vous voulez que le béton puisse faire.
En ce qui concerne les fibres, elles peuvent être ajoutées au béton soit à l’usine de béton, soit sur le chantier de construction. La procédure choisie pour introduire les fibres a un impact sur la qualité et les caractéristiques du béton.
Les fibres polymères doivent être ajoutées au mélangeur avec les granulats après tous les autres composants du béton, ce qui facilite la dispersion des fibres.
Les fibres d’acier ne doivent pas être introduites au début du processus de dosage - seulement après que les autres composants ont été soigneusement mélangés.
Certaines fibres d’acier avec un rapport longueur/diamètre supérieur à 50 nécessitent des procédures spéciales pour une distribution efficace des fibres dans le béton.
Il y a trois conditions principales à respecter lors de l’ajout de fibres au béton :
En règle générale, les fibres ne doivent pas être ajoutées avant l’introduction des granulats. L’ajout progressif de fibres au béton réduit la tendance à la formation de “hérissons”, en particulier pour les fibres ondulées ou celles ayant un rapport longueur/diamètre élevé (supérieur à 50), ainsi que pour l’ajout rapide de grandes quantités de fibres (plus de 35 kg de fibres d’acier par mètre cube de béton ou 10 kg/m3 de fibres macro-polymères).
Le béton fibré, bien qu’il offre de nombreux avantages, présente également certains inconvénients. Il est important de noter que les normes relatives aux fibres, comme la norme EN 14889, sont conçues spécifiquement pour les fibres elles-mêmes, et non pour le béton fibré. Cela signifie que même si les fibres sont conformes à ces normes, leur utilisation dans le béton peut toujours présenter des problèmes. Voici quelques-uns des inconvénients potentiels à prendre en compte :
Il est important de peser ces inconvénients par rapport aux avantages lors de la décision d’utiliser du béton fibré pour un projet spécifique.
En somme, le béton fibré est un matériau de construction polyvalent et robuste qui, lorsqu’il est utilisé correctement, peut offrir des avantages considérables en termes de performance et de durabilité. Il continue de transformer le paysage de la construction et promet un avenir encore plus solide et plus durable pour l’industrie.
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